用于存取數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及數(shù)據(jù)存取領(lǐng)域，具體地涉及用于存取數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬化是指在計(jì)算機(jī)硬件上通過(guò)軟件或硬件的方法，在計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)之間構(gòu)建一個(gè)虛擬平臺(tái)，以便為該操作系統(tǒng)虛擬出多個(gè)獨(dú)立的虛擬硬件運(yùn)行環(huán)境，并且共享硬件資源。例如，服務(wù)器虛擬化允許具有異質(zhì)操作系統(tǒng)的多個(gè)虛擬機(jī)在同一計(jì)算機(jī)硬件上相互隔離地并行運(yùn)行，其中每個(gè)虛擬機(jī)具有其自己的虛擬硬件集合(例如只讀存儲(chǔ)器、中央處理器等)并且在該虛擬機(jī)上加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。
[0003]通常，虛擬機(jī)被封裝到文件中，從而使得有可能快速地保存、復(fù)制和提供虛擬機(jī)。例如，完全配置有應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、B1S和虛擬硬件的虛擬機(jī)可以在幾秒種內(nèi)從一個(gè)物理服務(wù)器移動(dòng)到另一個(gè)物理服務(wù)器，從而用于零停機(jī)維護(hù)。
[0004]盡管虛擬化具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是虛擬化可能導(dǎo)致在例如處理器、寄存器、內(nèi)存存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器等的存儲(chǔ)器中不必要地存儲(chǔ)大量冗余數(shù)據(jù)。例如，為了在虛擬服務(wù)器環(huán)境中將16個(gè)(或更多個(gè))服務(wù)器應(yīng)用程序操作為16個(gè)虛擬機(jī)，必須將它們各自加載到存儲(chǔ)器中，即便它們具有相同的數(shù)據(jù)、文件、可執(zhí)行文件等。
[0005]為了圖示如何在存儲(chǔ)系統(tǒng)組織內(nèi)存，圖1示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，虛線下方的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指文件I和文件2在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，虛線上方的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指文件I和文件2在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了使得描述更加簡(jiǎn)單，這里假設(shè)內(nèi)存中的內(nèi)存頁(yè)大小等于磁盤(pán)上的物理塊大小，這雖然不是必需的但是在許多實(shí)際產(chǎn)品中確實(shí)也是這樣的。
[0006]在圖1中，文件I包括多個(gè)邏輯塊號(hào)(LBN)，分別是LBN n、LBN η+K LBN m和LBNm+1。在虛線下方，這些邏輯塊號(hào)通過(guò)直接指針(和間接指針)分別指向多個(gè)物理塊中的一個(gè)物理塊，即物理塊a、物理塊b、物理塊c和物理塊d，同時(shí)，這些多個(gè)物理塊也分別對(duì)應(yīng)到多個(gè)內(nèi)存頁(yè)中的一個(gè)內(nèi)存頁(yè)，即內(nèi)存頁(yè)a、內(nèi)存頁(yè)b、內(nèi)存頁(yè)c和內(nèi)存頁(yè)d。因此，該文件I中的多個(gè)LBN與該多個(gè)內(nèi)存頁(yè)得以一一對(duì)應(yīng)。類似地，文件2也包括多個(gè)邏輯塊號(hào)(LBN)，分別是LBN N、LBN N+l、LBN M和LBN M+1，它們通過(guò)直接指針(和間接指針)分別指向多個(gè)物理塊中的一個(gè)物理塊，即物理塊A、物理塊B、物理塊C和物理塊D，同時(shí)，該多個(gè)物理塊也分別對(duì)應(yīng)到多個(gè)內(nèi)存頁(yè)中的一個(gè)內(nèi)存頁(yè)，即內(nèi)存頁(yè)A、內(nèi)存頁(yè)B、內(nèi)存頁(yè)C和內(nèi)存頁(yè)D。因此，該文件2中的多個(gè)LBN與該多個(gè)內(nèi)存頁(yè)得以一一對(duì)應(yīng)。
[0007]通過(guò)采用圖1的方式而利用文件中的邏輯塊號(hào)(即文件中的偏移)來(lái)索引，在接收到讀取/寫(xiě)入請(qǐng)求時(shí)，內(nèi)存系統(tǒng)能夠根據(jù)該讀取/寫(xiě)入請(qǐng)求中的偏移，快速地找到內(nèi)存頁(yè)而不需要任何其他操作。通常，該索引由一些類型的哈希機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在Linux內(nèi)核2.6中，由基數(shù)樹(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該索引。在Windows內(nèi)核中，由多級(jí)索引陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)該索引。
[0008]但是，在圖1中，如果LBN n+l、LBN m+1、LBN N和LBN M分別對(duì)應(yīng)到包含相同內(nèi)容的多個(gè)物理塊和/或?qū)?yīng)到包含相同內(nèi)容的多個(gè)內(nèi)存頁(yè)，則在磁盤(pán)上該相同內(nèi)容的物理塊(以斜線陰影示出)將被重復(fù)存儲(chǔ)多次，并且在內(nèi)存中該相同內(nèi)容的內(nèi)存頁(yè)(以豎線陰影示出)也將被重復(fù)存儲(chǔ)多次，從而造成不必要地存儲(chǔ)大量冗余數(shù)據(jù)。
[0009]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，上述討論的【背景技術(shù)】并不限于上面描述的虛擬機(jī)環(huán)境中操作的實(shí)施例。相反，提供此【背景技術(shù)】只是為了示出其中可以實(shí)踐這里描述的一些實(shí)施例的一個(gè)示范性技術(shù)領(lǐng)域。該示范性技術(shù)領(lǐng)域還可以例如是能夠?yàn)殡娮余]件提供大容量附件的電子郵件服務(wù)器，其中該大容量附件可能被發(fā)送到該電子郵件服務(wù)器的多個(gè)用戶，因此每個(gè)用戶都因?yàn)樵摯笕萘扛郊鴨为?dú)地占用一部分被分配給該電子郵件服務(wù)器的存儲(chǔ)容量，從而造成不必要地存儲(chǔ)大量冗余數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于存取數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種用于存取數(shù)據(jù)的方法，包括:接收數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求，其中該數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求用于讀取與第一邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；在內(nèi)存中不存在與該第一邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的第一內(nèi)存頁(yè)時(shí)，在磁盤(pán)上確定與該第一邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的第一物理塊；以及在該內(nèi)存中存在與第二物理塊對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)存頁(yè)時(shí)，讀取該第二內(nèi)存頁(yè)中的數(shù)據(jù)，其中該第二物理塊的內(nèi)容與該第一物理塊的內(nèi)容相同。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:在該內(nèi)存中不存在與該第二物理塊對(duì)應(yīng)的該第二內(nèi)存頁(yè)時(shí)，讀取該第二物理塊中的數(shù)據(jù)。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:在讀取該第二物理決中的數(shù)據(jù)之后，在該內(nèi)存中創(chuàng)建用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的第三內(nèi)存頁(yè)，并且將該第一邏輯塊號(hào)與該第三內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，其中在該內(nèi)存中存在與該第二物理決對(duì)應(yīng)的該第二內(nèi)存頁(yè)時(shí)，將該第一邏輯決號(hào)與該第二內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:將原來(lái)指向該第一物理塊的該磁盤(pán)上的指針指向該第二物理塊。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:通過(guò)該內(nèi)存中的物理塊號(hào)將該第二物理塊與該第二內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:接收數(shù)據(jù)寫(xiě)入請(qǐng)求，該數(shù)據(jù)寫(xiě)入請(qǐng)求用于將待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寫(xiě)入與第二邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁(yè)；在該內(nèi)存中存在與該第二邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的第四內(nèi)存頁(yè)時(shí)，在該內(nèi)存中創(chuàng)建用于寫(xiě)入該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的、不同于該第四內(nèi)存頁(yè)的第五內(nèi)存頁(yè)，其中該第四內(nèi)存頁(yè)與該磁盤(pán)中的第三物理塊對(duì)應(yīng)，并且在該磁盤(pán)中存在與該第三物理塊的內(nèi)容相同的第四物理塊；以及將該第二邏輯塊號(hào)與該第五內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)，并且將該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寫(xiě)入該第五內(nèi)存頁(yè)。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，其中將該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)和該第四內(nèi)存頁(yè)中的數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入該第五內(nèi)存頁(yè)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:在該內(nèi)存中不存在與該第二邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁(yè)時(shí)，在該內(nèi)存中創(chuàng)建用于寫(xiě)入該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的第六內(nèi)存頁(yè)；以及將該第二邏輯塊號(hào)與該第六內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)，并且將該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寫(xiě)入該第六內(nèi)存頁(yè)。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，其中將該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)和該磁盤(pán)中的第五物理塊中的數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入該第六內(nèi)存頁(yè)。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:周期性地或者當(dāng)創(chuàng)建的內(nèi)存頁(yè)數(shù)量達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，將所創(chuàng)建的內(nèi)存頁(yè)中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入該磁盤(pán)。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:將原來(lái)指向該第四物理塊的該磁盤(pán)上的指針指向該第三物理塊。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括:通過(guò)該內(nèi)存中的物理塊號(hào)將該第三物理塊與該第四內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種用于存取數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括:第一接收裝置，用于接收數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求，其中該數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求用于讀取與第一邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；第一確定裝置，用于在內(nèi)存中不存在與該第一邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的第一內(nèi)存頁(yè)時(shí)，在磁盤(pán)上確定與該第一邏輯決號(hào)對(duì)應(yīng)的第一物理塊；以及第一讀取裝置，用于在該內(nèi)存中存在與第二物理塊對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)存頁(yè)時(shí)，讀取該第二內(nèi)存頁(yè)中的數(shù)據(jù)，其中該第二物理塊的內(nèi)容與該第一物理塊的內(nèi)容相同。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括:第二讀取裝置，用于在該內(nèi)存中不存在與該第二物理塊對(duì)應(yīng)的該第二內(nèi)存頁(yè)時(shí)，讀取該第二物理塊中的數(shù)據(jù)。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括:第一創(chuàng)建裝置，用于在讀取該第二物理塊中的數(shù)據(jù)之后，在該內(nèi)存中創(chuàng)建用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的第三內(nèi)存頁(yè)，以及第一對(duì)應(yīng)裝置，用于將該第一邏輯塊號(hào)與該第三內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，其中在該內(nèi)存中存在與該第二物理塊對(duì)應(yīng)的該第二內(nèi)存頁(yè)時(shí)，將該第一邏輯塊號(hào)與該第二內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括:第一指向裝置，用于將原來(lái)指向該第一物理塊的該磁盤(pán)上的指針指向該第二物理塊。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括:第二對(duì)應(yīng)裝置，用于通過(guò)該內(nèi)存中的物理塊號(hào)將該第二物理塊與該第二內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備還包括:第二接收裝置，用于接收數(shù)據(jù)寫(xiě)入請(qǐng)求，該數(shù)據(jù)寫(xiě)入請(qǐng)求用于將待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寫(xiě)入與第二邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存頁(yè)；第二創(chuàng)建裝置，用于在該內(nèi)存中存在與該第二邏輯塊號(hào)對(duì)應(yīng)的第四內(nèi)存頁(yè)時(shí)，在該內(nèi)存中創(chuàng)建用于寫(xiě)入該待寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的、不同于該第四內(nèi)存頁(yè)的第五內(nèi)存頁(yè)，其中該第四內(nèi)存頁(yè)與該磁盤(pán)中的第三物理塊對(duì)應(yīng)，并且在該磁盤(pán)中存在與該第三物理塊的內(nèi)容相同的第四物理塊；以及第一寫(xiě)入裝置，用于將該第二邏輯塊號(hào)與該第五內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)，并且將